关于电力变压器故障与诊断

变压器是电力网中最重要的设备之一，其常见的故障有局部放电、局部过热、绝缘老化、铁心多点接地、调压开关失灵和套管故障、冷却装置故障等，尽管电网对主变压器配置了许多继电保护装置，但保护动作在变压器故障后用于切除故障，是避免事故扩大的有效措施，不足以可靠地监视变压器运行。因此，对运行变压器存在隐患和故障的预知、预测则显得尤为重要。

电力变压器指的是电力系统一次回路中供输、配、供电用的变压器。在供电系统中变压器是非常重要的电气设备。在电能的传输和配送过程中，电力变压器是能量转换、传输的核心，是国民经济各行各业和千家万户能量来源的必经之路，是电网中最重要和最关键的设备。其运行状态直接影响系统的安全性，随着超高压和特高压输变电技术的迅速发展，电网容量加大和覆盖面增广，它的故障可能对电力系统和用户造成重大的危害和影响。

变压器常见故障及原因

变压器的过热故障

变压器的过热故障是最常见的故障之一。因为其在运行中缺乏监视，巡视检查不到位使其过载的情况得不到及时掌握和控制。在正常运行负载下，其发生过热故障主要原因有：

绕组过热、分接开关接触不良、引线故障、漏磁导致的故障、变压器冷却装置故障。

变压器短路故障

指其出口或近区发生短路引起的故障。该异常运行是在其运行中常有的。据有关资料统计，近年来一些地区110KV及以上变压器遭受短路电流冲击直接导致损坏变压器约占全部事故的50%以上，与前几年比较呈大幅度上升的趋势，应引起人们的足够重视。

变压器突发短路可能引起绝缘热故障，因短路电流值将高达额定电流17倍以上，使绕组线圈产生很大热量，线圈等绝缘材料严重受损使其形成绕组击穿损坏事故。

变压器放电故障

主要是其内部放电对绝缘造成破坏。这是因为一方面放电质点直接轰击绝缘，使局部绝缘受到破坏并扩大至绝缘击穿，另一方面放电产生的热、臭氧、氧化氢等活性气体的化学作用，使局部绝缘受到腐蚀，介损增大导致绝缘热击穿。

变压器进水受潮的故障

变压器由于进水受潮而引发绝缘事故占绝缘事故的10%～20%。进水原因有：套管顶部连接帽密封不良，水分沿引线进入绕组绝缘内，引起击穿事故；呼吸器的干燥剂失效；污爆管密封不严或潜水泵渗漏；油枕隔膜或胶串破损等情况，外界的潮气会通过这些途径进入变压器，使绝缘受潮。此外还有检修过程中，器身暴露空气中时间过长，空气中温度过大造成绝缘受潮。

变压器绝缘故障

变压器的寿命主要取决于变压器使用的绝缘材料的寿命，实践证明大多数变压器的损坏和故障大都是因绝缘系统损坏而造成的，据统计变压器绝缘故障形成事故约占全部变压器事故的85%以上。一般变压器的预期寿命定20～40年，但由于实际运行的负载较额定值为低，温升的累积较设计值低，因而变压器的实际寿命的预期的要长许多，现场运行经验表明，维护得好的变压器实际寿命可达50～70年。

变压器铁心故障

造成铁心故障原因有制造安装和检修过程中疏忽。将异物、杂物掉入油箱；铁心夹件、尺寸不对；铁心绝缘脱落；运输中定位钉未翻动或拆除；绝缘油泥污垢堵塞铁心散热通道；下夹件与铁扼的木垫及绝缘损坏受潮等等。

变压器分接开关故障

变压器的分接开关故障占有一定比例，约占全部故障的5%～10%，故障停运时间占整个非计划停运时间不到5%。分接开关故障常反映在开关弹簧压力不足，滚轮压力不足，压力不均，接触不良，接触面过小，接触电阻增大，烧伤，引线连接不良，此外分接开关相互绝缘距离不够等等。

电力变压器的故障检测诊断方法

利用人的感官诊断变压器故障。通过人们对声音、振动、气味、变色、温度等的感觉来判断电气设备的运行状态，根据所发现的各种现象的变化来分析故障发生的部位和程度。

变压器产生“嗡嗡”声的原因有：硅钢片的磁滞伸缩引起的振动；铁心的接缝与叠层之间的磁力作用引起的振动；绕组的导线之间或线圈之间的电磁力引起振动；强迫冷却式的变压器，其风扇和冷却泵产生的噪音等。

油浸变压器的外观检查

（1）漏油

变压器外面沾粘着黑色的液体或者闪闪发光的时候，首先应该怀疑是漏油。大中型变压器装有油位计，可以通过油面水平线的降低而发现漏油。

（2）变压器油温度。

（3）呼吸器的吸湿剂严重变色。

吸湿剂严重变色的原因是过度的吸潮、垫圈损坏、呼吸器破损、进入油杯的油太多等。通常用的吸湿剂是活性氧化铝（矾士）、硅胶等，并着色成蓝色。然后当吸湿量达到吸湿剂重量的20%～25%以上时，吸湿剂就从蓝色变为粉红色，此时，就应进行再生处理。吸湿剂再生处理应加热至100～140°C直至恢复到蓝色。对呼吸器如果管理不善，就会加速油的老化。

机械类检测装置

（1）瓦斯气体继电器

这种继电器广泛应用于带油枕的变压器。第1对触点供轻故障报警用，它是变压器中绝缘材料，结构件中的有机材料烧毁时，油的热分解而产生的气体进入气体继电器的气室，当气体积聚到一定时量，气体继电器轻瓦斯触点动作。第2对触点用于重故障，它是在变压器内部因绝缘击穿、断线等而引起油中闪络放电弧、变压器内部压力剧增，油急速流向油枕时继电器重瓦斯触点动作。

（2）防爆装置

防爆装置是当内部压力升高至一定的数值时发生动作，使油箱内部压力向外部释放的装置，用于保护油箱和散热器。

电气类检测装置

（1）差动继电器

差动继电器的动作原理是：在变压器的一次侧和二次侧分别安装了按变压器匝数比选定的电流互感器，利用变压器产生匝间短路之类事故时所引起的电流差值，使继电器动作。因此，变压器运行中如果差动继电器发生动作，一般都是匝间短路之类内部故障。

（2）过电流继电器

这是在电力设备或线路发生短路事故，或者过负荷时进行保护的继电器。如果设备外部线路没有相间短路，也没有过负荷，就应考虑是变压器内部短路。检测变压器内部故障的其他方法还有分析溶于油中的气体的方法，看温度计的指示有否异常或根据内部有否异常声音而进行检查的方法等。

利用仪器仪表检测诊断故障

保护继电器动作时或从外面观察认为内部有异常时，首先应查清当时喷油的程度、响声大小与部位，保护继电器动作状态，负责情况和电力系统的现状等情况作为参考。同时通过变压器的电气试验，油中的含气分析，变压器总的绝缘性能试验，绝缘油试验等进行综合分析，以便对故障的部位和程度作出一定的检测，都需要用专用仪器仪表进行检测诊断。

案例分析

北疆某电厂主变压器运行中出现的故障原因进行7分析研究，从而总结出在今后的运行、检修过程中要做到的一些预防措施及注意事项。

电厂简介

电厂装有四台水轮发电机组，型号为HLFN70-LJ-160，单机容量为8MW，电气主接线为扩大单元接线方式，两条110 K V线路，两条l 0KV直配线，两台主变压器，主变压器容量是20000KVA，额定电压121（±2×2.5%）/10.5KV，额定电流是100，45A/1099.71A，调压方式：无载调压。

故障的原因及处理

（1）故障现象

由于主变压器运行已几年时间，需外部清扫。联系值班调度将1号主变正常停电后，由值班人员对主变外部进行常规检查和清扫。工作完成后由110KV高压侧断路器对1号主变充电，在高压侧断路器合闸的同时，电厂中控室信号屏光子牌出现了“10KV单相接地”信号，过了几分钟后又出现了“1号主变轻瓦斯动作”的信号，值班人员立即检查了10KVI段母线电压，结果B相相电压为零，A、C两相相电压正常，而110KV母线各相电压也均正常。运行人员又对主变本体进行检查，发现变压器励磁分接开关处有像水沸腾时发出的异常声响，值班人员立刻停运了该变压器并汇报领导。

（2）处理经过

检修人员首先对瓦斯继电器内的气体进行了分析，此气体为淡黄色且可燃，这说明变压器内部肯定有故障，随后对主变的分接开关进行检查发现，分接开关的位置出现变动，前一次调整的位置在+1档，而实际位置却在+1档和+2档之间。然后对主变进行了绝缘电阻、直流电阻和绝缘油的耐压、色谱分析试验，通过对比，有两项试验结果不合格，一是分接开关在+1档位的接触电阻测试不出，二是对变压器的绝缘油进行色谱分析后，绝缘油中的乙炔（C2，H2）、氢气（H2）、总烃含量均超过了规定值，根据《电力设备预防性试验规程》规定：C2H2》5 PPm、H，》150 PPm、总烃》150 PPm时应引起注意。检修人员将变压器内的油放空后，进入变压器内对分接开关进行检查后发现，分接开关+1档的两个触头表面有放电和少许烧伤的痕迹，对表面进行打磨处理，上好定位销后重新测试接触电阻，+1档的接触电阻为：AO=1.229、BO=1.227、CO=1228（测试温度为14℃），直流电阻符合规程要求。将绝缘油注入变压器，用真空滤油机对绝缘油进行了自循环过滤，重新作了绝缘油色谱分析试验，此时油中乙炔、氢气、总烃值符合标准。将变压器投运后，一切正常。

原因总结

此次事故发生是由于分接开关位置变位的原因，是在前一次分按开关档位调整后，对分接开关起限位锁定的螺栓没有固定到位，值班人员在对变压器进行外部清扫时接触到分接开关调整档位的圆盘，圆盘受力转动后，带动分接开关转动，故而造成分接开关的档位发生了变化。重新送电后由于分接开关的接头接触不良，所以两个触头表面产生局部放电以至引起绝缘油中的乙炔、氢气、总烃含量超标。

预防措施

通过此次事故，我们认为对于无载调压变压器的分接开关在今后的运行中应注意以下几点：

（1）在对分接开关进行切换前、后都必须测量其直流电阻。使用过的分接开关接触部分可能有一些局部熔伤，长期未用的分接头表面则可能存在氧化或触头不洁、镀层剥落、弹力不够、焊接脱落等现象，从而造成分接头的接触不良，接触电阻增大。这就将造成其局部过热，并危及变压器的安全运行，乃至造成变压器烧毁事故;还有可能引起绝缘油迅速劣化，从而被迫停运。因此，变压器在切换分接开关前、后都必须测量直流电阻，且三相电阻值相差不得超过2%。

（2）无载调压分接开关应在停电状态下进行切换，切换时应多转动几次手柄，对其触头表面的油污进行清除。切换必须到位，到位后要固定好定位销，防止松动变位。

（3）主变往往在大修后容易发生分接开关接触不良的故障，穿越性故障后也可导致烧伤接触面。在运行过程中，特别要注意轻瓦斯动作情况，如果瓦斯频繁动作说明有可能存在此故障，取油样化验，可得出绝缘油的闪点迅速下降}同时也可通过油的色谱分析来判断。最后，可将变压器停运，测量三相分接头的直流电阻来确定分接开关接触情况，当分接开关接触不良导致断相时，从指针表中就可判断。

通过此次事故的发生，我们认为供电变压器在平时的运行过程中，应加强巡视检查力度，在进行维护和检修过程中，应严格遵守相关的规程、规章，确保变压器安全、经济、高效运行。